高通量测序技术在肠道菌群多样性研究中的应用（二）

二、肠道菌群与疾病发生之间的关联

1.  Gut Microbiota in Human Adults with Type 2 Diabetes Differs from Non-Diabetic Adults——2010《PLoS One》

以往文献报道肠道菌群与人类代谢疾病之间存在着某种关联，为了研究糖尿病与肠道微生物的关系，Nadja Larsen等人以18个II型糖尿病男性患者及18个正常男性为研究对象，采用454高通量测序技术对其粪便中微生物16S rRNA基因的V4区进行了测序。序列分析结果发现这些序列分属于五个门的微生物，包括壁厚菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形杆菌门（phyla Proteobacteria）, 放线菌门（phyla Actinobacteria）和疣微菌门（phyla Verrumicrobia），其中壁厚菌门和拟杆菌门所占比例高达90%以上。糖尿病患者的肠道菌群中壁厚菌门和梭菌纲（Clostridia）的含量明显低于正常人。另外，拟杆菌门/壁厚菌门以及Bacteroidetes-Prevotella/ C. coccoides- E. rectale的比例与血糖浓度成正相关，但是与身体指数却不相关。β变形杆菌（Betaproteobacteria）在糖尿病患者中也大量富集现象，并且这类细菌与血糖浓度也成正相关。以上结果揭示人类II型糖尿病的病因与肠道微生物群落组成变化有联系。

2.  Towards the human colorectal cancer microbiome——2011《PLoS One》

Marchesi JR等人采用454高通量测序技术比较了结肠肿瘤和正常结肠粘膜微生物组成的区别。测序样品来自6个接受了切除术的结肠癌早期患者，选择的测序区域为16S rRNA基因的V1-V3区。将获得的测序序列与Sliva和RPD数据库进行比对分析，发现两个不同位点的微生物定植模式具有惊人的差异。虽然结肠癌患者个体之间存在一定的差异，肠道肿瘤组织总是为Coriobacteria和一些有益菌形成微生态环境，而潜在的致病性肠杆菌（Enterobacteria）在这些部位却不具有代表性。研究还发现结肠癌相关的生理和代谢改变招来了觅食肿瘤的共生细菌，它们具有很强的竞争优势，可能取代了致病菌而牵涉到结肠癌的病因中。

三、抗生素治疗对肠道菌群的影响

1.  Vancomycin-resistant Enterococcus domination of intestinal microbiota is enabled by antibiotic treatment in mice and precedes bloodstream invasion in humans——2010《J Clin Invest》

耐万古霉素肠球菌（VRE）等高度耐药性细菌感染引起的血液病是一个日益严重的临床难题，而准确诊断高危病人是否患有细菌性败血症仍极富挑战。最近的研究表明抗生素能够改变肠道微生物的多样性。为了对抗生素的影响情况进行分析，Carles Ubeda等人以感染了VRE的小鼠为研究材料，采用454高通量测序技术对其回肠样品的16S rRNA基因的V2区进行了测序。研究结果显示对小鼠进行抗生素治疗会导致外源VRE几乎完全取代小肠和大肠的正常菌群。在临床上，研究人员也发现接受造血干细胞移植的患者在血液感染之前，使用抗生素治疗会导致VRE“称霸”肠道菌群。抗生素能扰乱正常的共生肠道菌群，并为医院中的感染性病菌“统治”肠道菌群提供机会。因此，通过高通量DNA测序分析肠道微生物多样性为诊断高危病人是否患有细菌性败血症提供了有效的手段。

2.  The Pervasive Effects of an Antibiotic on the Human Gut Microbiota, as Revealed by Deep 16S rRNA Sequencing——2008《PLoS Biology》

来自斯坦福大学的研究人员采用454高通量测序技术探索了抗生素对人类肠道微生物群落组成的影响。他们测定了3个人在服用环丙沙星前后肠道微生物16S rRNA基因的V6和V3区的序列。将获得的序列与Silva和RPD数据进行比对，共鉴定得到了3,300～5,700个分类单元。研究发现服用抗生素环丙沙星会降低人体肠道微生物的丰富度、多样性及均匀度，受影响的细菌类群约达三分之一，但是这种影响程度存在显著的个体差异。另外，研究人员还指出，4个星期后肠道菌群基本已经恢复到用药前的状态，但有些细菌在6个月后仍没有恢复。

四、不同个体肠道微生物群落结构及其受外界因素（压力、致病菌感染、手术）的影响

1.  Composition, variability, and temporal stability of the intestinal microbiota of the elderly——2011《PNAS》

人体肠道微生物群落结构在婴幼儿、成年人和老年人这三类人群中具有显著的差异，这表明随着年龄的增长，肠道菌群也历经了巨大的变化。Claesson MJ等人收集了161位65岁以上老人及9位成年人肠道菌群的样品，采用454焦磷酸测序技术测定了16S rRNA基因的V4区序列，每个个体产出超过40,000条reads。研究发现68%的个体肠道中最优势菌群为拟杆菌门（Bacteroidetes），平均比例约为57%，壁厚菌门（Firmicutes）所占比例约为40%。但是和一些疾病或健康相关的菌群在不同个体中所占比例差别极大，包括变形杆菌门（Proteobacteria）,放线菌门（Actinobacteria）和Faecalibacteria。老年人的核心微生物组与年青人也有鲜明差异，前者拟杆菌属所占比例更大，梭菌属在两者之间具有不同的丰度模式。分析26组time-0和time-3 month粪便样品，发现85%的个体在这两个时间的微生物组成极其相近，这表明老年人的肠道菌群呈现出时间稳定性。

2.  Stressor exposure disrupts commensal microbial populations in the intestines and leads to increased colonization by Citrobacter rodentium——2010《IAI》

Bailey等人以小鼠为研究对象，探索了压力对肠道微生物群落多样性及肠道病原菌易感性的影响。采用454高通量测序技术测定了小鼠肠道微生物16S rRNA基因的V4区，将获得的数据与RPD进行比对分析，发现长期处在压力下会导致小鼠肠道厌氧微生物的增多，同时使微生物丰富度及多样性降低。其中，紫单胞菌科（Porphyromonadaceae），特别是福赛斯坦纳菌属（Tannerella）的细菌相对丰度会降低。以鼠类柠檬酸杆菌（Citrobacter rodentium）感染小鼠，研究结果显示，长期处在压力下的小鼠比正常处理的小鼠更易于鼠类柠檬酸杆菌的定植。

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注：1、文章从四个方面进行了分类；

2、按2010年影响因子高低排列；

3、以下文章均采用Roche 454测序平台。